 | Pobierz cały dokument lab25.ochrona.srodowiska.pliki.uczelniane.doc Rozmiar 47 KB |
Cel ćwiczenia:
Wyznaczenie prędkości dźwięku w temperaturze pokojowej , metodą interferencji fal akustycznych , przy użyciu rury Quinckego.
Wprowadzenie:
Dowolne zaburzenie mechaniczne rozchodzi się w ośrodku ciągłym w postaci fali. W cieczach i gazach mogą wyłącznie rozchodzić się fale podłużne. Za fale akustyczne uważamy fale o częstotliwościach od 20 Hz do 20 kHz.W ciele stałym prędkość dźwięku V określa stosunek modułu sprężystości E do gęstości ρ ośrodka.
W przypadku gazów moduł Younga należy zastąpić adiabatycznym modułem sprężystości , równym iloczynowi ciśnienia p i stosunku ciepeł właciwych χ=Cp/Cv
Obliczając z równania Clapeyrona gęstość gazu
Widać stąd , że zależność prędkości dźwięku w gazie od ciśnienia jest pozorna, w rzeczywistości V jest proporcjonalne jedynie do pierwiastka z temperatury. Korzystanie z powyższego wzoru do oblizania prędkości dźwięku w powietrzu jest utrudnione, gdyż trzeba najpierw określić średni wartość χ i średni ciężar cząsteczkowy μ. Rozchodzenie się dźwięku opisuje równanie falowe. W przypadku , gdy źródłem fali dźwiękowej jest układ wykonujący drgania harmoniczne , powstaje fala sinusoidalna . Amplituda takiej fali dana jest wzorem :
y = ym sin(kx-ωt)
gdzie: ω = 2πν , k = 2π/λ
Gdy w pewnym punkcie przestrzeni spotkają się dwie lub więcej fal, zachodzi zjawisko interferencji. Rozpatrując superpozycję dwóch fal , obliczając minima można znając długość fali λ wyliczyć prędkość rozchodzenia się dźwięku:
V = λ ν (ν-częstotliwość)
Wyniki pomiarów:
